一口氣搞懂地球上的水從哪裡來
關於「地球上的水是怎麼來的"的問題一共有兩個主流的假說:自源說,外源說。目前這兩個假說都有可靠的證據,我們來一一分析下。
自源說
現在主流科學家對太陽系是怎麼來的,提出一個星雲假說。
科學家們認為,太陽系始於一場星雲的引力坍塌,46億年前,在太陽系附近發生了一場超新星爆炸,超新星爆炸所產生的衝擊力把物質都拋灑到宇宙空間中,形成了星雲。
這些星雲當中就包含了含有水的元素:氫和氧(也有其他元素),但當時溫度較高,星雲在慢慢冷卻的過程中,氫離子與羥基等形式的水和星雲的物質發生水化作用,然後進入到礦物的晶格之中。
而這片星雲,後來逐漸在引力作用下坍縮形成太陽,而形成太陽的邊角料形成了各大行星。
但是要知道,地球早期的溫度特別高,地球以熔融狀態下存在,而水被汽化為水蒸氣,之所以沒有跑太遠,是因為地球的引力對水蒸氣有束縛力,束縛著水蒸氣在地球周圍徘徊。
後來,地球逐漸冷卻,在冷卻的過程中,水蒸氣又冷卻為液體從空中飄下來,下了一場持續上百萬年甚至千萬年的大雨。這場雨也是地球上的水的來源之一。因此關於水的來源也被稱為自源說,意思是地球自帶的水。
那麼,自源說得理論有沒有科學依據呢?
事實上,真的有,科學家們在林伍德石的晶格之中發現了水分子存在,下圖就是礦物質的晶格。
並且這種礦物質含水量非常豐富:
距地表200km處,每100萬個尖晶橄欖石晶體分子中就大約有2千多個水分子。而且,越深入地下,尖晶橄欖石晶體含水量越豐富,據科學家保守估計,地球上僅僅尖晶橄欖石晶格之中的含水量就達到了4.485*10^18噸,是現在地球表面總水量的3倍左右
外源說
除了自源說外,科學家們也認同外源說。這是因為宇宙中含水的實在是太多了,不信,你看太陽系內的各個天體含水量,和他們一比,地球含水量並不算高。
除了太陽系內的行星,太空中含有水的天體也很多,比如彗星。科學家研究發現,彗星主要是由水、甲烷、二氧化碳等組成的冰狀星球。
而地球在距今40億年左右,經歷過大規模的彗星以及小行星的撞擊,這些天外來物就像是地球的送水工一樣,為地球搬運了大量的水。
證據之一就是不同天體的水D/H的比例會有所不同,只要分別測量一下地球上的水和小行星以及隕石、彗星上水的D/H的比例就可以知道彼此是不是來源於同一個地方。
通過對比發現,碳質球粒隕石它所包含的水的D/H比例和地球上的一模一樣,而這種隕石數量佔到地球總隕石的86%左右。因此同源,也就是說,碳質球粒隕石曾經為地球輸送過大量的水。
那麼問題來了,自源說和外源說都有堅定地證據支持,究竟哪一個說法才是地球上水的來源呢?
其實,目前科學界比較認可的是自源說,但也有一部分科學家逐漸傾向於自源說與外源說一起作用的結果。也就是說,地球上自己產生於一部分水,且有許多水被所在礦物質的晶格之中;再加上小行星以及各種天體撞擊地球時,也為地球帶來大量的水,兩者共同作用之下, 地球才形成了現在的水。
總結
自源說:地球在形成之初時就有水,只不過水是由氫離子與羥基等形式存在,因為和星雲物質發生水化作用,所以被鎖進礦物質的晶格之中,證據就是林伍德石的晶格之中富含水分子。
外源說:宇宙中有大量天體含有水,比如彗星;這些天體與早期地球碰撞時,水分以及隕石都被留在地球上,證據就是碳質球粒隕石水的D/H比例和地球上的一模一樣。
目前主流科學界認為水的來源是自源說,但也有少部分科學家堅定地支持外源說與自源說共同作用的結果。